1.1.3. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha (KĐB)
Khi cho dòng điện ba pha vào các dây quấn stato của động cơ thì trong lòng stato sẽ có từ trường quay. Từ thông (số đường sức từ) của từ trường quay biến thiên qua các khung dây kín của rôto làm xuất hiện trong đó các suất điện động và dòng điện cảm ứng Lực tương tác điện từ giữa từ trường quay và các dòng điện cảm ứng này tạo ra mômen quay làm cho rôto quay theo chiều quay của tư trường với tốc độ quay ni của từ trường. tốc độ quay của từ trường được tính theo công thức:
1 60 60
n f
p
= ; Trong đó f là tần số của dòng điện, p là số đôi cực của từ trường quay (sốcặp cực) n1 còn được gọi là tốc độđồng bộ.
Nếu thay đổi số đôi cực từ của stat0, ta sẽ thay đổi được tốc độ quay của từ
trường và đo đó thay đổi được tốc độ quay của động cơ. Khi tần số của dòng điện f = 50Hz, tốc độ quay của từ trường ứng với sốđôi cực từ khác nhau là:
Sốđôi cực p 1 2 3 4 Tốc độđồng bộ n1 (v/ph) 13000 15000 1000 750
Sự chậm tương đối của rôto đối với từ trường được xác định bằng một đại lượng gọi là hệ số trượt s:
11 1 n -n s = 100%
n ; Trong đó n là tốc độ quay của rôto.
Đối với động cơ s = 0,02 - 0,06.
1.1.4. Mở máy động cơ không đồng bộ ba pha
Động cơ KĐB ba pha có mômen mở máy. Để mở máy được, mômen thở máy phải lớn hơn mômen cản của tải lúc mở máy, đồng thời mômen động cơ phải đủ
lớn để thời gian mở máy trong phạm vi cho phép.
Dòng điện mở máy lớn bằng 5 ÷ 7 lần dòng điện định mức.
Với động cơ công suất lớn Imở làm cho điện áp mạng điện tụt xuống, ảnh hưởng đến sự làm việc của các thiết bị khác. Mômen động cơ phải đủ lớn để thời gian mở máy trong phạm vi cho phép. Vì thế ta cần có các biện pháp mở máy.
1.1.5. Những lưu ý khi sử dụng và bảo dưỡng động cơ điện ba pha
- Lắp đặt động cơ: đặt động cơ trên các bệ gỗ hoặc sắt và phải bắt chặt bằng các bu lông, nếu cần cho thêm các đệm chống rung bằng cao su hoặc dây đai dẹt. Chọn vị trí đặt động cơ tránh được ẩm ướt từ nền và không để mưa nắng làm ảnh hưởng đến chếđộ làm việc của động cơ cũng như sự cố vềđiện. Hộp cầu dao phải treo cao hoặc đặt trong hộp kín, khoảng cách với mặt đất tối thiểu là 1,5m và ở vị
trí thích hợp để thao tác dễ dàng mà không ảnh hưởng đến việc đi lại của mọi người.
Cần lưu ý tiếp đất cho động cơ điện trước khi vận hành, dùng dây kim loại mềm nối từ vỏđộng cơ xuống đất.
- Kiểm tra cách điện: cần kiểm tra cách điện đối với động cơ lâu ngày không sử dụng hoặc bảo quản ở kho với thời gian trên 3 tháng. Khi cần sử dụng phải tiến hành các việc như sau: dùng mê gôm mét loại 500V hoặc 1000V kiểm tra cách
điện cuộn stato (cách điện giữa pha với pha và giữa cuộn dây pha với vỏđộng cơ), sao cho chỉ số của mê gom phải lớn hơn 0,5 mΩ; nếu nhỏ hơn phải tháo ra sấy (theo quy trình và phương pháp sấy động cơđiện.
- Bảo dưỡng động cơ: sau một thời gian vận hành, cần phải tra mỡ đặc cho các ổ bi, nếu nhiều bụi lẫn vào mỡ cũ thì dùng xăng lau sạch và để khô rồi mới tra mỡđặc vào (thường đầy 2/3 chu vi vòng bi là đủ).
- Cần lưu ý đấu các đầu đấu dây và đầu cuối cuộn dây của cuộn dây stato. Nếu đấu không đúng động cơ sẽ không quay được hoặc quay nhưng không đủ số
vòng quay như quy định sẽ dẫn đến cháy dây stato. Ởđộng cơ không có hộp đấu, mà có 6 đầu dây ra, nếu mất dấu ta phải dùng đồng hồ vạn năng để xác định.
1.2. Động cơ điện một pha
1.2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ điện một pha
Trong các hộ nông dân thường dùng động cơ một pha để chạy các loại máy công tác cỡ nhỏ như: bơm nước trong gia đình, máy tuốt lúa, sàng quạt, sàng phân loại, máy xay, xát bột v.v… Cũng nhưđộng cơ 3 pha ởđộng cơ một pha cũng có phần tĩnh là stato và phần quay là rôt0, song ởđộng cơ một pha có hai cuộn dây ở
phần tĩnh đó là cuộn làm việc (cuộn chính) và cuộn khởi động (cuộn phụ) cùng với tụ điện để tạo ra mômen quay. Bình thường nếu chỉ có một cuộn làm việc ở
stato thì dòng điện trong cuộn stato chỉ sinh ra từ trường đập mạch mà không thể
tạo mômen quay để quay rô to được. Muốn quay được thì bản thân stato phải sinh ra từ trường quay, trong thực tế ở các động cơ một pha đã có các kết cấu để tạo mômen quay như:
- Dùng vòng chập mạch đặt ở hai cực từ của stato (vị trí của vòng chập sẽ quyết định chiều quay của rô to) Nhờ có vòng chập mà cuộn làm việc sẽ có hai từ thông φc và φ , lệch pha nhau một góc gần 900 do đó đã tạo ra mômen khởi
động. Ưu điểm của loại động cơ này là gọn nhẹ, dễ dàng chuyển đổi sang điện áp khác và khả
năng chịu ngắn mạch cao. Nhược điểm ở loại này là công suất bị hạn chế (30- 150 W) hệ số cos ϕ
và η thấp, hao tổn ở rô to lớn, mômen khởi động nhỏ, kém ổn định và khả năng quá tải kém do vậy chỉ dùng ở các quạt gia đình.
- Dùng tụ điện (C, μF) mắc nối tiếp với cuộn khởi động để tạo ra từ
trường quay ở stato. Tụ diện ở trong mạch điện một chiều làm nhiệm vụ
tích điện, nhưng ở trong mạch điện xoay chiều nhiệm vụ cơ bản là làm lệch pha dòng điện qua nó. Hình 3.8 là đường cong dòng điện xoay chiều
và dòng điện qua tụ (C). Chính vì đặc tính này, nên khi mắc tụ (C) nối tiếp với cuộn khởi động của động cơ một pha để tạo ra từ trường lệch pha và sinh ra mômen quay khởi động ban đầu. Nếu cho tụ làm việc liên tục trong cả quá trình (gọi là tụ ngâm) thì hiệu suất làm việc của động cơ sẽ lớn có loại động cơ một pha chỉ có tụ ngâm, có động cơ có cả tụ khởi động và tụ ngâm. nhưng tụ khởi động (CKD) Chỉ cán lúc khởi động, khi động cơ đạt tới 75% số vòng quay định mức thì tụ khởi động tự tách ra. Loại động cơ chạy tụ (hay động cơ
loại điện dung) thường dùng ở các máy lạnh và máy điều hoà. Động cơ bơm nước Goldstar. Trị số của tụđiện μF) ở tụ ngâm (CN) do nhà chế tạo chọn sẵn, còn trị số
tụ khởi động (CKD) được tính theo công thức: CKD = 14,5. IKD.μF. Như vậy cần biết dòng điện của cuộn khởi động (IKD) để tính điện dung của tụ Động cơ chạy tụ
chạy êm, ít hư, nhưng công suất nhỏ (dưới 3 mã lực):
- Khi sửa chữa cuộn dây stato ở loại động cơ chạy tụ cần lưu ý là số khe rãnh của cuộn làm việc bằng số khe rãnh của cuộn khởi động. Bảng dưới đây giới thiệu một sốđộng cơ 1 pha (220V) của Mỹ, Nhật, Đức.
1.2.2. Chuyển động cơ không đồng bộ 3 pha sang chế độ chạy điện 1pha bộ 3 pha sang chế độ chạy điện 1pha (220V)
Trong thực tế đã có sân động cơ dị
bộ 3 pha nhưng lưới điện chỉ có một pha,
để tận dụng động cơ này ta có thể chuyển sang chạy chế độ một pha, nhưng công suất ở đầu trục chỉ còn trên 60% công suất định mức ở chế độ 3 pha. Để động cơ khởi động được ở lưới một pha, ta cần lắp thêm tụ điện. Trị số của tụ được tính theo công thức:
C = 0, 0675.P1 μF), khi P < 1 kw
Sơ đồ đấu dây từ 3 pha sông 1.pha như hình 3.10.
1.3. Máy điện một chiều
điện một chiều được xcm như là một loại máy quan trọng. Đặc điểm của máy điện một chiều là có tính thuận nghịch nghĩa là có thể dùng làm máy phát điện cũng có thể dùng làm động cơđiện.
Ở động cơ điện một chiều thì mômen điện từ và tốc độ quay cùng chiều, còn sức điện động và dòng điện thì ngược chiều nhau. Trong khi đó ở
máy phát điện một chiều thì hoàn toàn ngược lại với động cơ. Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ
rất tết nên được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, giclơ thông, quốc phòng, cơ sở thí nghiệm và dùng làm máy đề
(khởi động) trong mô và máy kéo. Nhược điểm của máy điện một chiều là cấu tạo phức tạp vụ có cổ góp
điện và tốn kim loại máu nên giá thành cao hơn máy điện xoay chiều.
1.3.1. Cấu tạo: gồm phần cảm và phần ứng. phần ứng. - Phần cảm (phần tĩnh) gồm có cuộn dây ở cực từ chính và cực từ phụ. Hình 3.11. a) Động cơ kích thích nối tiếm b) Động cơ kích thích độc lập; c) Động cơ kích thích song song; d) Động cơ kích thích hỗn hợp
Số lượng cực từ phụ thường bằng số cực từ chính. Cực từ phụ có nhiệm vụ cải thiện đổi chiều. Cực từ chính tạo dòng kích từ.
- Phần ứng (rô to quay) gồm cuộn dây ở rô to cổ góp điện và bộ chổi than. Chổi than ngoài nhiệm vụ dẫn điện ra và vào phần ứng còn có tác dụng cải thiện đổi chiều (khi xê dịch chổi than khởi trung tính hình học sang trung tính vật lý một góc thích hợp). Ở máy phát điện thì xê dịch chổi than theo chiều quay của máy phát một góc (x0, còn ở động cơ điện thì xê dịch chổi than ngược chiều quay của động cơ, cách bố trí cực từ chính, cực từ phụ và chiều quấn dây trên lõi cực từ.
Nếu ký hiệu cực từ chính là N và S, cực từ phụ là n và s thì chiều quấn dây trên các cực chính và phụ, đối với máy phát điện: (N-s-s-n). Ở động cơ thì đấu ngược lại (N-n-s-s)
1.3.2. Nguyên lý làm việc của một số loại máy điện một chiều
Dựa theo cách kích thích ở cực từ chính (phần stato) người ta chế tạo ra bốn loại động cơđiện một chiều đó là:
kích thích hỗn hợp. Mỗi một loại đều có ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng nhất định. Hình 3.11 là sơ đồ điện của 4 loại động cơ điện một chiều theo cách kích thích khác nhau. - Dòng điện ởđộng cơ kích thích nói tiếp: I = Iư = IKT - Ởđộng cơ kích thích độc lập: Iư = I. Kích thích song song và hỗn hợp: I = Iư +IKT Trong đó: I- dòng điện một chiều ở mạch chuẩn
Iư - dòng điện qua cuộn phản ứng (ở rôto); IKT - dòng điện đi qua cuộn kích thích ở cực từ.
Ở chếđộ máy phát, chiều dòng điện sẽđi ngược lại.
Do tính chất thuận nghịch của máy điện một chiều nên từ động cơ diện một chiều sẽ chuyển sang chế độ máy phát mà không cần thay đổi đấu dây ở trong mạch. Ở chế độ động cơ thì U >E, còn ở chế độ máy phát thì U <E (ở đây U là
điện áp ởđầu cực máy điện, còn E - sức điện động trong dây quấn).
Ở chếđộđộng cơ: U = E + IưRư, V.
Ở chếđộ máy phát điện: U = E - IưRư, V.
Ởđây Rư - điện trở cuộn dây phần ứng, Ω.
Việc chuyển từ chế độ máy phát sang chế độ động cơ là hoàn toàn tự động nghĩa là khi giảm dòng điện kích thích thì lập tức suất điện động (E) của máy phát giảm xuống cho đến khi E<U lúc này chiều của dòng điện phản ứng sẽ tự động
đổi, năng lượng sẽ chuyển theo chiều ngược lại và máy sẽ trở thành động cơ. Công suất cho kích thích ở máy điện một chiều thường chiếm 0,3 - 5% công suất
định mức của máy.
Điều chỉnh tốc độđộng cơ: từđặc tính có n = f(M)
Ta suy ra các phương pháp điều chỉnh tốc độđộng cơđiện một chiều như sau: - Thay đổi điện áp U.
- Thêm điện trở phụở mạch phần ứng (Rư).
- Thay đổi từ thông Ф tức là thay đổi dòng kích từ.